Assemblages - Clavetages

Clavetages

Définitions :

On nomme clavetage un dispositif qui permet d'assembler deux pièces d'une façon facilement démontable, au moyen d'un coin en acier mi-dure trempé, appelé «clavette».

Lorsque la clavette traverse les deux pièces pour s'opposer à leur séparation, le clavetage est transversal. Si elle est placé dans une rainure longitudinale taillée sur un arbre pour s’opposer à la rotation d'un moyeu d'un moyeu sur ce dernier, le clavetage, qui rend solidaires en rotation moyeu et arbre est dit longitudinal.

Clavetages longitudinaux :

Ils sont employés pour assembler des pièces qui tournent (manchons, poulies, roues, volants, manivelles, disques etc.), avec les axes ou arbres qui les entraînent en rotation, ou qui sont entraînés par elles.

Le clavetage peut être libre :

Les clavettes sont à faces parallèles, encastrées sans jeu dans l'arbre en un point bien déterminé de celui-ci. Le moyeu se monte librement, et sa rainure présente du jeu en tous sens à la clavette, tolérance J9 h9 (NF E 22-173). La pièce est fixe en translation, par embase sur l'arbre, rondelle et écrou freiné ; ou libre de se déplacer le long du clavetage : cas d'une noix de débrayage. Parfois, le moyeu étant monté serrer sur l'arbre (cas des manchons à frettes et à coquilles), il ne risque guère de se déplacer en rotation et le clavetage sert de sécurité à l'entraînement en rotation.

Le clavetage peut être forcé :

Les clavettes ont une face inclinée très faiblement, à 1% de pente. La rainure du moyeu a son fond incliné à la même pente. En forçant le moyeu sur l'arbre, la clavette agit par un coincement et fixe le moyeu dans le sens longitudinal. Cette position est difficilement réglable, car une erreur de 0,1 mm sur les cotes j, b, ou k entraîne un déplacement latéral du moyeu de 10 mm.

Usinage des logements de clavette :

Dans les arbres, les rainures sont fraisées :

• Avec une fraise doigt, dont le déplacement longitudinal laisse à ses extrémités une forme demi-cylindrique ;
• Avec une fraise disque, d'épaisseur égale à la largeur de la rainure, et dont le déplacement taille le fond plat de la rainure en le relevant aux extrémités.

Dans les moyeux, les logements sont taillés à fond parallèle à l'axe, ou incliné :

• À la mortaiseuse ;
• À la machine à brocher.

Classification :

On distingue :

• Les clavettes parallèles NF E 27-652, pour clavetages libres ;

ü  À bouts droits  ;

ü  À bouts ronds, s’emboîtant exactement dans les logements faits à la fraise doigt ;

ü  À  bouts droits ou ronds fixés, pour clavetages coulissants. Deux vis C, à tête noyée, les fixent sur l'arbre et servent, au démontage, à les décoller en prenant, dans un trou central taraudé, appui sur le fond de la rainure ;

ü  La clavette bateau.

• Les clavettes inclinées NF E 27-651, pour clavetages forcés ;

ü  À bouts ronds ;

ü  À talon, qui présentent, au montage, un talon chanfreiné pour recevoir les chocs ; et au démontage, un jeu de largeur b entre le talon et le moyeu, qui permet d'introduire un coin en bois ou en bronze pour chasser la clavette de son logement ;

ü  Mince à talon, qui s’emploie de préférence sur un méplat usiné sur l'arbre.

• La clavette disque NF E 27-653 pour clavetages libres et peu chargés (volants de machines-outils). Matière : acier étiré; 
  
  
• Les arbres cannelés NF E 22-131. Ils sont employés surtout en construction automobile pour transmettre de gros efforts. Très résistants, ils sont constitués par des clavettes multiples (de 6 à 20 suivant le diamètre) faisant corps avec l'arbre.

Désignation normalisée :

Elle doit comporter le nom complet de la clavette suivi des caractéristiques a, b, l, et du numéro de la norme.

Exemple: Clavette à talon  8 x 7 x 32. NF E 27-651.

Les longueurs dépendent de l'épaisseur du moyeu e, l ≤ e.

l est pris dans la série des dimensions recommandées (NF E 01-001), 10 ; 12 ; 16 ; 20 ; 25 ; 32 ; 40 ; 50 ; 63 ; 80 ; 100 ; 125 ; 160 ; 200 ; 250 ; 315 ; 400 ; 500.

Clavetages transversaux :

Ils servent à assembler deux tiges en prolongement pour constituer une liaison rigide appelée à se déplacer, mais généralement à ne pas tourner (tige de piston et coulisseau) ou encore pour fixer une tige sur une pièce massive (goujons de châssis de fonderie).

L'assemblage est réalisé en introduisant une des pièces (mâle) dans un logement usiné sur l'autre (femelle).

L’emmanchement peut être conique. La conicité est de 5% à 10% ; l'usinage est délicat et le démontage difficile.

L’emmanchement peut être cylindrique. L'usinage est simple, mais l’ajustage ne permet pas de rattraper le jeu puisque la pièce mâle doit nécessairement porter au fond de l’alésage ou contre l'avant de la pièce femelle par une embase.

On peut éviter le refoulement de la pièce femelle, indispensable à la constitution du logement, par l'emploi d'un manchon rapporté dans lequel chaque tige est clavetée.

La clavette est un prisme d'acier à une ou deux pentes (isocèle), ce qui facilite montages et démontages. Par définition, la pente d'une clavette est  p = 100 x AB/L. Il ne faut pas la confondre avec la conicité employée pour les pièces de révolution et qui vaut  c = 100 x (d1-d2) / L, rapport de la différence des diamètres à la distance les séparant. Si la pente est faible, 1 à 5%, les trépidations ne risquent pas de débloquer la clavette. Si elle est forte, 10 à 20%, le démontage et très facile et il faut freiner la clavette.

Le logement des clavettes est percé puis dégagé à la fraise ou à la lime. Pour faciliter l'ajustage, les parois longitudinales de la clavette sont généralement arrondies.

Le serrage et le déblocage d'une clavette se fait au marteau. Il est utile de prévoir des chanfreins sur les faces de frappe pour éviter la formation de bavures. Ceux-ci étant effectués en fin d’usinage, la pente se calcule toujours sur la longueur totale L et on cote donc ses largeurs extrêmes.

Remarque : On convient, dans les dessins, de ne pas couper les clavettes en long, d'agrandir suffisamment les jeux pour les rendre visibles. Toutes les côtes étant mesurables au pied à coulisse.